El calentamiento global de la atmósfera y el incremento de la altura de la tropopausa

Corte meridional (Polo-Ecuador) donde se observa la distribución de la tropopausa y otros elementos  de interés de la circulación general de la atmósfera

Investigadores del Lawrence Livermore National Laboratory han descubierto otra señal de los efectos antropogénicos sobre el clima global y por ende en la atmósfera. Durante las últimas dos décadas la altura de la tropopausa se ha incrementado y esto parece estar relacionado con en incremento de los gases invernadero y la disminución de ozono.

La tropopausa es una zona de transición entre dos capas de la atmósfera (troposfera-estratosfera). Su altura varía desde los polos (mínimo) hasta el ecuador (máximo).

Distribución media de la altura de la tropopausa

Los estudios comparativos de las variaciones de la tropopausa se han realizado por varios grupos de cientificos: Benjamin Santer, James Boyle, Krishna AchutaRao, Charles Doutriaux and Karl Taylor, del National Center for Atmospheric Research, NASA Goddard Institute for Space Studies, los de Max-Planck Institute for Meteorology and the Institut für Physik der Atmosphäre en Alemania. Sus resultados (resumen) han aparecido en la edición online del Journal of Geophysical Research-Atmospheres (3 de enero del 2003).

"Datos de radiosondeos meteorológicos y modelos numéricos de predicción muestran que se está produciendo un incremento en la altura global de la tropopausa" , afirmó Santer.

"A nuestro entender el incremento se debe a varios factores: el incremento de los gases del efecto invernadero, al enfriamiento de la estratosfera y a la disminución del ozono estratosféricos. Los cambios en la altura de la tropopausa son evidencias independientes del calentamiento global de la troposfera."

Para soportar sus teorías los científicos de Livermore examinaron los cambios de la altura de la tropopausas mediante experimentos usando dos modelos climáticos diferentes.

Ambos modelos mostraron un incremento similar de la altura de la tropopausa como respuesta a los forzamientos humanos (gases que contribuyen al efecto invernadero y disminución de la capa de ozono estratosférico) y naturales (aerosoles volcánicos). Tales “fuerzas” actúan sobre la temperatura atmosférica y que a su vez repercute en la altura de la tropopausa.

Reproducimos el Abstract del trabajo en inglés.

Referencia

Behavior of tropopause height and atmospheric temperature in models, reanalyses, and observations: Decadal changes (2003).

Santer, B. D.; Sausen, R.; Wigley, T. M. L.; Boyle, J. S.; AchutaRao, K.; Doutriaux, C.; Hansen, J. E.; Meehl, G. A.; Roeckner, E.; Ruedy, R.; Schmidt, G.; Taylor, K. E. J. JOURNAL OF GEOPHYSICAL RESEARCH, VOL. 108, NO. D1, 4002, doi:10.1029/2002JD002258, 2003

Abstract

We examine changes in tropopause height, a variable that has hitherto been neglected in climate change detection and attribution studies. The pressure of the lapse rate tropopause, pLRT, is diagnosed from reanalyses and from integrations performed with coupled and uncoupled climate models. In the National Centers for Environmental Prediction (NCEP) reanalysis, global-mean pLRT decreases by 2.16 hPa/decade over 1979–2000, indicating an increase in the height of the tropopause. The shorter European Centre for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF) reanalysis has a global-mean pLRT trend of -1.13 hPa/decade over 1979–1993. Simulated pLRT trends over the past several decades are consistent with reanalysis results. Superimposed on the overall increase in tropopause height in models and reanalyses are pronounced height decreases following the eruptions of El Chichón and Pinatubo. Interpreting these pLRT results requires knowledge of both T(z), the initial atmospheric temperature profile, and T(z), the change in this profile in response to external forcing. T(z) has a strong latitudinal dependence, as does T(z) for forcing by well-mixed greenhouse gases and stratospheric ozone depletion. These dependencies help explain why overall tropopause height increases in reanalyses and observations are amplified toward the poles. The pronounced increases in tropopause height in the climate change integrations considered here indicate that even AGCMs with coarse vertical resolution can resolve relatively small externally forced changes in tropopause height. The simulated decadal-scale changes in pLRT are primarily thermally driven and are an integrated measure of the anthropogenically forced warming of the troposphere and cooling of the stratosphere. Our algorithm for estimating pLRT (based on a thermal definition of tropopause height) is sufficiently sensitive to resolve these large-scale changes in atmospheric thermal structure. Our results indicate that the simulated increase in tropopause height over 1979–1997 is a robust, zero-order response of the climate system to forcing by well-mixed greenhouse gases and stratospheric ozone depletion. At the global-mean level, we find agreement between the simulated decadal-scale pLRT changes and those estimated from reanalyses. While the agreement between simulated pLRT changes and those in NCEP is partly fortuitous (due to excessive stratospheric cooling in NCEP), it is also driven by real pattern similarities. Our work illustrates that changes in tropopause height may be a useful “fingerprint” of human effects on climate and are deserving of further attention.